Электрооптический дифракционный модуляр света Советский патент 1976 года по МПК G02F1/26 G02F1/32 

1

Изобретение относится к технике модуляции света, применяемой, например, в оптических устройствах передачи и обработки информации.

Известны электрооптические дифракционные модуляторы, в которых фазовая дифракциоиная решетка создается в тонкой пластине электрооптического кристалла при помощи электродов специальной формы, либо образуется набором тонких пластин кристалла. Основным преимуществом таких модуляторов по сравнению с широко распространенными модуляторами на двулучепреломлении является температурная стабильность оптической характеристики пропускания, что позволяет, например, избежать термостатирования кристалла.

Однако для модуляторов, использующих электроды специальной (например, встречноштыревой) формы, характерно возрастание электрической емкости, а следовательно, и управляющей мощности в Л раз по сравнению с модуляторами на двулучепреломлении, где N - количество периодов дифракционной решетки.

А1одуляторы, состоящие из набора кристаллических пластин, лишены этих недостатков, но они сложны технологически, не являются монолитными, а также не позволяют в диапазоне видимого оптического излучения добиться

оптимальных геометрических размеров образцов для снижения до возможного предела управляющей электрической мощности.

Известны также сегнетожесткие сегнетоэлектрические кристаллы со слоистой доменной структурой, например, ниобат лития и ниобат бария-натрия. Сегнетоэлектрические домены в )-казанных кристаллах при определенных условиях выращивания представляют собой пластины равной толщины, лежащие в плоскости, перпендикулярной направленно роста. Соседние домены (доменные слои) имеют противополон ное направление спонтанной поляризации. Толщину доменов можно варьировать условиями выращивания в широких пределах: от 3-4 мкм до 80-100 мкм. Такие Сегнетоэлектрические кристаллы обладают свойством не изменять состояние своей поляризации под действием внешнего электрического поля. Ранее для применения в технике, например, электрооптической модуляции света, такие кристаллы со слоистой доменной структурой монодоменизировались.

Целью настоящего изобретения является получение монолитного электрооптического д;;фракционного модулятора с минимальным значением управляющей мощности.

Эта цель достигается применением сегнетожесткого сегнетоэлектрического монокрнсталла со слоистой доменной структурой в качестве электрооптического дифракционгюго модулятора света.

Для ,ествлепия электрооптической дифракционпой модуляции света необходимо, чтобы направление распростраиеиия оптического излучения лежало или в плоскости доменных слоев или под углом Брэгга к ней. Направление электричекого поля, прикладываемого к кристаллу, а также поляризация оптического излучения выбирается, исходя из необходимости иолучить максимальный электрооптический эффект, например, в случае использования кристаллов ниобата лития или ниобата бария-натрия, указанные направления совпадают с направлением сегнетоэлектрической оси кристаллов. Под действием электрического поля в объеме сегнетожестких сегиетоэлектричееких кристаллов со слоистой доменной структурой образуется дифракционная решетка с периодом, равным удвоенной толщ.ине домена. Дифракционная решетка представляет собой периодическое изменение показателя преломления кристалла, образующееся за счет противоположпого знака электрооптичеекого эффекта в доменах с противоположным иаправ„ ением спонтанной поляризации. Луч света, пропускаемый вдоль домегп-шьх слоев пли иод углол Брэгга к ним, испытывает дифракции, которая может быть описана теми же соотношениями, что и в случае известных дифракционных модуляторов.

Использование известных сегнетожестких сегнетоэлектрических .моиокристаллов со слоистой доменной структурой в качестве электрооптических дифракционных лшдуляторов света имеет преимущества, так как иозволяет получить монолитпый электрооптический дифракциоиный модулятор с минимальной уиравляющей мощностью электрического сигнала, что было подтверждено экспериментально. Управляющая мощность может быть сделана тем меньще, чем больше длииа дифракциоиного взаимодействия. Последняя для кристаллов со слоистой доменной структурой ограниена искривлением домеиных слоев н ее увеличение связано с дальнейшей отработкой технологии выран1,иваиия кристаллов с плоскими доменными слоями.

Форм у л а и 3 о б р е т е и и я

Примеиение сегнетожесткого сегнетоэлектрического монокристалла со слоистой доменной структурой, например ниобата барияиатрия, в качестве электрооптического дифракционного модулятора света.